全新世以来毛乌素沙地东南缘成壤环境演变研究——以榆林镇北台为例

古土壤是重建古环境重要的信息源。毛乌素沙地东南缘的古土壤在发育程度上尚未有明确解释。陕西省榆林市的镇北台地区位于毛乌素沙地东南边缘,对气候响应敏感。本文选取厚度为524 cm的镇北台(ZBT)剖面,按照古土壤2 cm、风成砂5 cm的间隔共采集古土壤样品156个,风成砂样品58个。基于6个AMS14C和3个OSL年代样品,推测剖面古土壤底部年龄为10 cal.ka B.P.,顶部年龄为3.2 cal.ka B.P.;并结合土壤微形态特征,对镇北台剖面沉积物中常量元素特征与成壤强度进行分析探讨。结果表明,镇北台(ZBT)剖面常量元素组成以SiO2、Al2O3和Na2O为主。CIA指数指示剖面处于脱Ca、Na为主的初级风化阶段,反映了毛乌素沙地东南缘全新世以来可能以相对干旱的气候环境为主,风化成壤作用较弱,但其中也不乏幅度较小的冷暖气候旋回。土壤微形态特征也表明ZBT剖面风化程度较弱,主要矿物由石英、长石、云母和岩屑矿物构成,可见胶结物和泥岩岩屑等土壤形成物。其成壤强度变化与化学元素特征表现一致:10.0~8.1 cal.ka B.P.左右,成壤较弱,气候向暖湿转变;6.9 cal.ka B.P.左右,成壤作用稍有加强;5.5~3.7 cal.ka B.P.左右,成壤作用最强,气候相对暖湿,化学、生物风化加强,但此阶段具有明显的不稳定性.     

北疆地区早全新世环境演化的湖泊沉积记录

通过对北疆地区艾比湖沉积物的孢粉组合及其碳酸盐δ^18O,δ^13C,δ^13Corg，TOC，TON和Rb/Sr比等地球化学指标分析，重点对全新世早期气候环境演化特征进行了研究。结果表明，研究时段（8.0-11.cal ka B.P.)温度总体偏低，初期（11.5-10.6cal ka B.P.)较为温湿；早全新世向中全新世转换时期（8.9-8.0cal ka B.P.)气候波动显著。特别是3层泥炭沉积显示了艾比湖地区早全新世气候的强烈不稳定性。泥炭的发育程度及其同位素、孢粉分析数据等都显示，8.2cal ka B.P.,8.6cal ka B.P.,10.5cal ka B.P.的气候状况具有显著的冷湿特征，反映了早全新世的3次冷湿事件。     

泥河湾盆地籍箕滩剖面记录的6400年以来环境变化与人类活动影响

本文对泥河湾盆地籍箕滩剖面地表下65～ 75cm、140～150cm、190～ 200cm和300～310cm处的4块泥质样品进行了AMS14C测年,校正后的年代分别为2117cal.a B.P.、3081cal.a B.P.、5481cal.aB.P.和6420cal.a B.P.,表明籍箕滩剖面305cm以上地层形成于全新世中晚期.籍箕滩剖面的孢粉、炭屑和磁化率分析,揭示了研究区中全新世以来的植被演替、气候变化和人类活动的影响.6400～ 5800cal.a B.P.,气候总体温暖湿润,籍箕滩南面的浅山地带可能有森林生长,孢粉百分比和炭屑含量的变化表明,该阶段植被对气候变化和人类活动影响非常敏感.6000cal.a B.P.前人类活动使籍箕滩剖面南面浅山地带的森林遭到一定破坏;6000～5800cal.a B.P.,籍箕滩周边的人类活动可能有所减弱或迁移他处,籍箕滩剖面南面浅山地带的森林得到一定恢复;5500 cal.a B.P.左右的降温事件和4000 cal.a B.P.左右的干旱事件以及人类活动,使得泥河湾盆地的森林植被破坏后再也没有恢复到之前的景观,草原植被迅速发展;4000～2000cal.a B.P.,气候以冷干为主,区域内森林植被几近消失,只在水分条件较好的地方有小片阔叶灌丛林生长,植被类型表现为草原或干草原.泥河湾盆地中晚全新世以来的气候变化与其他地方的对比表明,东亚季风的衰退具同步性.     

我国季风边缘区湖泊沉积记录的全新世亚洲夏季风衰退事件

亚洲夏季风是全球季风系统的重要组成部分,亚洲夏季风的变化对其控制区域自然生态系统的多样性和生态平衡,以及社会经济发展有重要的影响。本文选择位于现代亚洲夏季风边缘区对季风变化响应敏感的湖泊达连海为研究对象,基于陆生植物残体和全有机质的AMS14C定年建立了钻孔顶部24.6 m沉积物的年代框架,利用粒度指标重建了全新世研究区水文变化过程以及亚洲夏季风衰退事件序列。结果显示,沉积物中存在数层砂层,代表了湖泊低水位时期,进而指示了亚洲夏季风衰退事件。这些事件处在11.6~11.3 cal.ka B.P.、10.4~9.5 cal.ka B.P.、6.4~6.0 cal.ka B.P.、4.6~4.4 cal.ka B.P.、3.7~3.4 cal.ka B.P.、3.1~2.9 cal.ka B.P.以及2.0~0.9 cal.ka B.P.,可以发现中晚全新世以来亚洲夏季风衰退事件发生的频率显著增加。进一步与北半球高纬地区与低纬地区的气候突变事件记录对比显示,全新世百年-千年时间尺度上亚洲夏季风强度的变化与低纬ENSO活动存在密切的联系。     

有机质饱和烃和δ~(13)C_(org.)记录的博斯腾湖早全新世晚期以来生态环境演变

通过对新疆博斯腾湖湖芯沉积物中有机质饱和烃、有机质碳同位素组成(δ~(13)C_(crg))以及与前人得到的环境代用指标结果综合分析,重建了博斯腾湖从早全新世晚期以来古生态环境和湖泊水文的变化历史。结果表明,博斯腾湖大约在8130cal.a B.P.之前气候冷湿,湖泊不发育;约在8130~6400cal.a B.P.为暖湿的全新世适宜期,博斯腾湖流域降水和开都河径流量增加,湖泊水位上升外溢,水生植物及陆生植物发育;6400~5500cal.a B.P.左右冷湿,有效湿度较高,湖泊仍处于较高水位;5500~3000cal.a B.P.左右气候波动明显,为温干时期,而大约在4500—3900cal.a B.P.期间降温,为冷干环境;3000cal.a B.P.以来气温降低,2300~1250cal.a B.P.左右气温有所回升,大约自1250cal.a B.P.以来博斯腾湖地区自然环境逐渐干旱恶化,陆生植物发育较差,而湖泊中沉水植物发育较好。     

哈萨克斯坦南部Shayan黄土粒度端元指示的14.4 cal.ka B. P.以来的风尘历史

中亚干旱区不仅是全球主要的风尘源区之一,也是气候变化的敏感区域之一。重建中亚干旱区风尘历史、解释其驱动机制对治理现代沙尘天气和改善人类生存环境至关重要。然而,关于中亚干旱区风尘驱动机制的问题仍存在不同观点。本研究采用参数化粒度端元分析方法对哈萨克斯坦南部的Shayan黄土剖面(厚度约650 cm)进行了分析。结果表明：1)Shayan剖面沉积物粒度组分分为4个端元,EM1代表高空西风远距离搬运和以团聚体的形式被粗颗粒携带的粘土组分,EM2代表沉积时期大气粉尘的背景,以浮尘的形式存在的细粉砂组分,EM3代表低空短距离搬运的近源粗粉砂组分,EM4代表较强风力条件下被搬运的局地砂粒组分;2)EM3+EM4含量指示的风尘历史显示,14.4 cal.ka B. P.至早全新世阶段(14.4～8.2 cal.ka B. P.)风力较强,中全新世(8.2～4.2 cal.ka B. P.)风力较弱,晚全新世(4.2～0 cal.ka B. P.)再次增强;3)西伯利亚高压强度变化是中亚干旱区过去风尘活动变化的主要驱动力。     

苏北平原沉积孢粉组合记录的全新世气候突变

通过中国东部苏北平原厚3.4 m的PM4剖面孢粉分析结果,重建了该地区全新世以来古植被更替过程,查明了5.20~3.00 cal.ka B.P.中国东部沿海平原百年尺度的海平面变化历史,并探讨了沿海平原植被对海平面变化的响应。孢粉结果表明,全新世以来该地区的植被与气候经历了以下5个阶段:1)11.90~8.80 cal.ka B.P.,亚热带常绿、落叶阔叶混交林繁盛,气候温暖湿润;2)8.80~7.40 cal.ka B.P.,发育了常绿、落叶阔叶混交林-草地,气候相对冷干;3)7.40~5.20 cal.ka B.P.,植被为常绿、落叶阔叶混交林,温度降低,降水增加;4)5.20~1.08 cal.ka B.P.,植被退化为盐生草甸;5)1.08 cal.ka B.P.以来植被中湿生草本群落繁盛。根据藜科、蒿属、禾本科和莎草科花粉的含量变化及粒度、有孔虫特征重建了相对海平面的变化历史,5.20~4.55 cal.ka B.P.、4.25~4.05 cal.ka B.P.与4.55~4.25 cal.ka B.P.、4.05~3.00 cal.ka B.P.分别为海平面上升和下降的阶段。研究区4.25~4.05 cal.ka B.P.海平面上升可与大范围尺度的"4.2 ka B.P.气候事件"相对应,可能受到了当时东亚季风减弱、苏北平原强降水与大规模洪水事件的共同驱动。     

内蒙古鄂尔多斯高原泊江海子全新世气候变化初步研究

以10个AMS~(14)C测年为框架,利用BJH01孔438cm沉积物岩芯的粒度、烧失量以及孢粉阔叶树含量等代用指标,初步重建了泊江海子地区冰消期以来的气候和环境变化:1)11820cal.a B.P.以前,钻孔处为风成环境,流域发育荒漠或草原化荒漠,气候寒冷干燥;2)11820~11390cal.a B.P.,湖泊形成,流域植被好转,降水略增加,气候变暖湿;3)11390~7510cal.a B.P.,湖泊维持高湖面,降水增加,区域植被演化为阔叶疏林草原,气候温暖湿润,其中10500~8500cal.a B.P.为最宜期;4)7510~6800cal.a B.P.,湖泊水位降低,区域植被退化,气候变干;5)6800~1590cal.a B.P.,气候总体波动变干,其中5000~4000cal.a B.P.为湖侵阶段,气候湿润,4000~1590cal.a B.P.为湖退阶段,气候最为干旱;6)1590cal.a B.P.以来湖泊扩张,水位升高至钻孔位置以上,流域植被为典型草原,气候与现在相当。泊江海子重建的全新世气候变化序列与区域乃至更大尺度的气候变化具有相关性,表现出早全新世湿润、中晚全新世变干的趋势,是季风系统通过海气耦合对北半球夏季日辐射增加的快速响应。     

乌伦古湖全新世气候变化的环境磁学记录

对位于新疆北部阿勒泰地区福海县的乌伦古湖WLG10C孔岩芯进行了环境磁学分析,以平行孔(WLG10B) AMS14C测年为年代框架,重建了该地区全新世以来气候环境变化.结果显示:1)乌伦古湖磁性矿物以细颗粒亚铁磁性矿物为主,并含有少量不完整反铁磁性矿物和富铁绿泥石类粘土顺磁性矿物,磁学参数xARM和xARM/x可用作气候变化代用指标,记录了研究区气候环境变化;2)研究区在全新世早期(7300cal.aB.P.以前)为冷干气候,中、晚全新世(7300cal.aB.P.以来)为暖湿气候.在4600cal.aB.P.左右为该湖高湖面时期,在3500 ～2500cal.aB.P.之间存在与全球范围一致的突发冷事件.乌伦古湖全新世气候变化与周边环境记录较一致,气候变化模式符合中亚干旱区全新世气候变化西风模式.     

猪野泽记录的季风边缘区全新世中期 气候环境演化历史*

通过季风边缘区石羊河古终端湖猪野泽QTL剖面年代学及沉积物粒度、碳酸盐、有机碳、碳氮比和有机质稳定同位素等多项气候代用指标的综合分析,建立了季风边缘区9~3cal.kaB.P. 的古气候演化序列。结果表明,9cal.kaB.P. 到7.8cal.kaB.P. 期间,流域的水分条件和温度逐渐上升,植被状况好转,此时气候逐渐转暖湿;而在7.8~7.5cal.kaB.P. 出现了显著的百年尺度的干旱事件,沉积物主要以砂质沉积为主,此时湖泊生产力显著下降;全新世期间最为暖湿的气候适宜期出现在7.5~5.0cal.kaB.P.;约5.0cal.kaB.P. 以来,该区域出现了较为明显的干旱化趋势。另外,对猪野泽地区的白碱湖的湖泊地貌学和年代学研究表明该区域在7.5~5.0cal.kaB.P. 出现了3次高湖面,并且湖岸堤时序变化指示了全新世后半期湖泊逐渐退缩的过程进而指示该区域出现了显著的干旱化趋势。     

广东西樵山MIS5a网纹红土常量元素分布及其气候意义

广东西樵剖面厚约9.6m,其中该剖面的MIS5a网纹红土"XQ41"厚约33cm,位于该剖面719~751cm深度。对MIS 5a网纹红土按1cm间隔采集,总共获得32个样品的常量元素分析结果。研究表明,化学风化指标SiO2/Al2O3、CIA、ba和CIW的分布范围和平均值都显示其在物质组成上具有总体上均一的特征;SiO2-ba、SiO2-CIW和SiO2/Al2O3-CIA散点图上则分别以大部分、几乎全部和全部地聚集于现代热带红土(砖红土)散点的分布范围。据此提出,西樵网纹红土主要形成于热带气候影响下的生物气候带。有意义的是,与西樵网纹红土相同时代的西樵邻近区域的碧寿洞和罗沙岩哺乳动物化石群,都含有指示热带气候的物种。这进一步表明,热带生物气候带与发育成熟的网纹红土存在着逻辑上的因果关系。这一研究结果,为MIS5a全球变化与中国低纬区域环境响应提出了一个新的认识问题的材料,相应地也为轨道变化与冰期间冰期旋回学说增添了一个新的内容。     

末次冰消期以来赛里木湖沉积记录的气候突变

末次冰消期以来的气候突变事件的时空变化特征及其区域响应是古气候环境变化研究的重要内容,然而亚洲中部干旱区末次冰消期以来的气候突变记录较少,尤其缺少末次冰消期期间快速转暖过程的区域响应.本研究通过对位于亚洲中部干旱区的新疆西天山中部亚高山湖泊赛里木湖湖心采得的长300 cm的SLM2009钻孔沉积物的碳酸盐含量和粒度变化特征的分析,在 14 个 AMS 14C测年数据的基础上,探讨了末次冰消期约23. 4 cal. ka B. P.以来亚洲中部干旱区的气候突变事件记录及其区域响应过程.结果表明:赛里木湖湖心钻孔沉积物完整记录了 H1 ( 17. 5 ~ 15. 2 cal. ka B. P.)、 YD ( 12. 6 ~ 11. 7 cal. ka B. P.)冷事件以及 B-A ( 15. 2 ~12. 9 cal. ka B. P.)暖事件等末次冰消期气候突变事件以及全新世以来的10. 5 ka、 8. 2 ka、 5. 5 ka、 4. 2 ka、 2. 8 ka和小冰期冷事件,这与亚洲中部干旱区已有的气候突变事件记录相吻合,表明末次冰消期以来亚洲中部干旱区具有相似的气候突变演化模式.同时这些气候突变事件与高纬冰芯以及低纬石笋氧同位素记录的一致性则表明气候突变具有全球性影响,受相同的成因机制因素控制.     

Role of late glacial to mid-Holocene climate in catchment weathering in the central Tibetan Plateau

The lightness (L*) and concentrations of Rb, Sr and organic carbon (C_org) have been measured in the age-constrained lake sediment cores recovered from Co Ngoin in the central Tibetan Plateau. Dissolved Sr flux is a dominant control on the variation of Rb/Sr ratios in the sediments. Variations in color and geochemical proxies of Co Ngoin sediments display a continuous history of late glacial to mid-Holocene chemical versus physical weathering intensity in response to past climatic changes between approximately 13,500 and 4500 cal yr B.P. A lower chemical weathering under a late glacial climate was followed by a higher weathering during the Holocene Optimum. Weathering intensity in the central Tibetan Plateau catchment also responds to well-known climatic events, such as the Younger Dryas (YD), and possibly the Holocene Event 5 (HE-5). Although there are differences in time or duration of the climatic events, many of the well-known late glacial to mid-Holocene events occurred in high-elevation Co Ngoin where atmospheric circulation might play a hemispherical role in climatic forcing. The sediment hiatus since c. 4200 ¹⁴C yr B.P. in the Co Ngoin indicates a period of desiccation that was probably associated with a sharp decrease in summer monsoon strength. Our lascustrine results not only imply catchment weathering variations in response to late glacial to mid-Holocene climatic conditions in the central plateau, but also provide further evidence for global connections between regional climates.     

内蒙古达里湖沉积记录的中晚全新世干旱事件

最近20年位于东亚夏季风北部边缘的我国北方半干旱区遭遇更为频繁、更为严重的干旱事件。然而,有关该区域过去不同时间尺度气候干旱事件的特征及机制仍知之甚少。文章详细分析了内蒙古中东部达里湖DL04岩芯上部6.5 m沉积物中< 38 μm碳酸盐的Ca和Mg含量、δ^18O和δ^13C值以及全样有机质TOC和TN含量、TOC/TN(C/N)比值,基于高精度的AMS^14C年代标尺,恢复了最近6000年(日历年)湖区的水文、气候变化详细过程。结果表明:达里湖< 38 μm碳酸盐主要为湖泊水体沉淀的内生方解石,其Ca和Mg含量、δ^18O和δ^13C值增大反映湖水蒸发量超过补给水量,进而指示湖区干旱事件。TOC和TN含量减少以及C/N比值减小总体反映地表径流减弱引起的陆生有机质入湖减少以及湖泊初始生产率下降。达里湖沉积内生碳酸盐和有机质地球化学数据表明,在6000~5300 cal.a B.P.、3200~2800 cal.a B.P.、1650~1150 cal.a B.P.和650~300 cal.a B.P.,流域地表径流显著减弱、湖面显著降低、湖泊生产率显著下降、湖区气候显著变干、东亚夏季风显著减弱。最近6000年东亚夏季风显著减弱事件在定年误差范围内与北大西洋冰漂碎屑事件一致,而与热带西太平洋海表温度变化和太阳活动变化相关性较差,表明千、百年尺度东亚夏季风突变主要受控于北半球高纬气候变冷。     

全新世早期弱夏季风事件的精确定位及机制探讨--以湖南莲花洞LHD5石笋为例

全新世早期是太阳辐射加强、全球温度上升,并伴随着冰盖消融的重要时期,而其间发生的冷事件以及亚洲季风区的弱夏季风事件的成因一直是全新世早期研究的重点。对亚洲季风-海洋-极地联系研究有着重要的意义。通过分析湖南莲花洞LHD5石笋28个U/Th年龄和535个氧同位素数据重建了全新世亚洲季风演化特征,其中全新世早期分辨率达8年。LHD5石笋记录到YD结束时间为11748±30 a B.P.,全新世开始于11684±39 a B.P.,转换时间约为64年,与格陵兰gicc05记录在误差范围内一致。LHD5石笋记录到全新世早期6次弱夏季风事件,事件年龄中心点分别为11461±34 a B.P.、10354±36 a B.P.、9957±25 a B.P.、9062±36 a B.P.、8744±23 a B.P.、8144±24 a B.P.,其δ18O值的波动幅度分别为1.08‰、0.94‰、0.66‰、0.90‰、0.55‰、1.02‰,这些弱季风事件在亚洲季风区具有普遍的区域意义。除8.2 ka事件之外,10 ka B.P.之前的弱季风事件除了受到太阳活动的影响,还受到北大西洋IRD事件的影响,而之后更多地受到太阳活动和ITCZ南移的影响。     

A Holocene climatic record denoted by geochemical indicators from Barkol Lake in the northeastern Xinjiang,NW China

The Barkol Lake, as a closed inland lake, is located at the northeast Xinjiang in northwest China. A combination of geochemical indicators including δ¹⁸O and δ¹³C of carbonate, TOC, carbonate contents, as well as grain size proxies and magnetic susceptibility of sediments obtained from a newly recovered section at this lake, provides a high-resolution history of climatic change in the past 9400 years. Multi-indicators reflect that Holocene climatic change in the study region generally follows the Westerly Wind pattern of Holocene, and three climatic periods can be identified. Between 9400 and 7500 cal a B.P., climate was characterized by relatively drier and colder condition. From 7500 to 5800 cal a B.P., a relatively warmer and moister climate prevailed, but between 5800 and 3500 cal a B.P., climate shifted towards warmer and drier conditions. A relatively colder and wetter climate prevailed during 3500∼1000 cal a B.P., then it changed towards cold and dry between 1000 and 500 cal a B.P.; after 500 cal a B.P., climate changed towards warm and dry conditions again. This study reflects that during the Middle Holocene (from ca 7000 to 3500 cal a B.P.), variations of carbonate δ¹⁸O of sediments from several lakes in the northern Xinjiang were synchronous with that of Qinghai Lake, where was strongly influenced by the South Asian monsoon; however, after 3500 cal a B.P. this consistency was interrupted, possibly resulting from a re-domination of the Westerly Wind and the retreat of South Asian monsoon in the northern Xinjiang.     

季风与西风对青藏高原全新世气候变化的影响:同位素证据

青藏高原气候变化在冰期-间冰期、千年、十年际和季节尺度上受亚洲季风和西风环流的交互影响,表现出显著的区域性特征。然而全新世以来青藏高原气候变化的机制还不甚清楚,主要原因之一是缺少指示意义明确的古气候代用指标。课题组近年来利用叶蜡氢同位素(δDwax)重建了高原东北部的青海湖、中北部的令戈错、中部的达则错、西部的班公错和阿翁错不同时间尺度的大气降水同位素记录,本文对上述工作进行总结,并结合青藏高原全新世以来已发表的其他地点的同位素和古水文记录,揭示全新世以来季风与西风对青藏高原不同区域气候变化的影响。结果表明:1)早全新世青海湖、令戈错、班公错和阿翁错4个湖泊均主要受夏季风影响,夏季风可以影响到青藏高原的大部分地区,此时夏季风在青藏高原的最北界限可能位于青海湖以北、克鲁克湖以南。2)中全新世青海湖、班公错和阿翁错受夏季风影响逐渐减弱;然而令戈错在7.0~4.5 ka水汽主要来源于西风环流。3)晚全新世青海湖和班公错受季风的影响进一步减弱;西风在3.5~1.7 ka和2.0~1.0 ka分别影响到高原中部的令戈错和达则错;晚全新世阿翁错受冰川融水补给影响降水同位素异常偏负。4)本研究表明在中晚全新世季风较弱的时期,西风能够深入到青藏高原内部地区,给高原内部地区带来冷湿的水汽。